JP2010127996A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質と記録媒体の分離性を良好に維持することができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着ローラ２４と分離ローラ２５の間の位置において定着ベルト２６をその内側から記録媒体Ｓの搬送路側へ押圧する押圧部材２８を備えている。この押圧部材２８によって定着ベルト２６を押圧する押圧状態と、押圧部材２８によって定着ベルト２６を押圧しない非押圧状態とに切換可能に構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体を加熱及び加圧して画像を記録媒体に定着させる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置には、紙等の記録媒体に転写されたトナー画像を熱と圧力によって定着させる定着装置が多く用いられている。定着装置としては、例えば、内部にヒータ等の発熱手段を有する定着ローラに、加圧ローラを圧接したタイプや、前記定着ローラ等の複数のローラに掛け渡された定着ベルトに、加圧ローラを圧接したタイプなどがある。これらの定着装置は、定着ローラと加圧ローラの圧接部、又は定着ベルトと加圧ローラとの圧接部に形成された定着ニップに、トナー画像が転写された記録媒体を通過させることによって、その記録媒体を加熱及び加圧し、トナー画像を記録媒体に定着するようにしている。

しかし、上記熱定着タイプの定着装置は、定着時にトナーを熱で溶融させるため、溶融したトナーが定着ローラや定着ベルトに貼り付いて記録媒体を分離できない場合がある。そのため、記録媒体の分離性を向上させる様々な対策がとられている。

例えば、特許文献１に記載の定着装置は、定着ニップの出口近傍に、記録媒体を定着ローラから分離させるための分離爪（剥離爪）を配設している。

また、特許文献２に記載の定着装置は、定着ローラと加圧ローラが互いに圧接した箇所の近傍に、剥離パッドを配設し、この剥離パッドを定着ベルトの内側から加圧ローラへ圧接している。これにより、画像の定着性と記録媒体の分離性を確保するようにしている。

しかしながら、上記特許文献１に記載された定着装置は、記録媒体に分離爪の跡が付くため、良好な画像を提供することができない欠点がある。また、分離爪と定着ローラとの間が狭い場合は、分離爪が定着ローラの表面に接触して傷付ける虞もある。さらに、通紙を繰り返し行うことで、分離爪が温められ、分離爪に記録媒体が貼り付いてしまうといった問題があった。

また、上記特許文献２に記載された定着装置は、定着ローラと加圧ローラとの圧接箇所に形成されたニップと、定着ローラと剥離パッドとの圧接箇所に形成されたニップとの間に、隙間が生じることによって、記録媒体を通過させる時に画像ムラやシワが発生し、良好な画像を提供できないことがある。

そこで、分離爪を設けたことによる不具合や、２つのニップ間に隙間が生じることによる不具合を生じさせない定着装置として、特許文献３に記載されたものがある。この定着装置は、定着ローラよりも記録媒体の搬送方向下流側に分離ローラを配設している。そして、分離ローラと定着ローラに定着ベルトを掛け渡し、加圧ローラを定着ベルトを介して定着ローラに圧接している。この場合、記録媒体は、定着ニップを通過した後、分離ローラの位置まで定着ベルトに密着した状態で搬送される。そして、記録媒体が定着ベルトで搬送される間に、冷却ボックス等でトナーを冷却することにより、記録媒体を定着ベルトから分離しやすくしている。
特開２００４−８６２０２号公報 特開２００７−１９９３８３号公報 特許第２９９２７１０号公報

ところで、上記特許文献３に記載した定着装置では、記録媒体が定着ニップを通過後、定着ベルトに密着している間は、定着ベルトから記録媒体に熱が与えられる。このため、定着ローラ（定着ニップ）から分離ローラまでの距離が長いほど、記録媒体に付与される熱量が多くなり、反対に、定着ローラ（定着ニップ）から分離ローラまでの距離が短いほど、記録媒体に付与される熱量は少なくなる。

記録媒体の種類やトナーの種類などの様々な要因によって、記録媒体上のトナーの溶融度合いが変化する。従って、定着ローラ（定着ニップ）と分離ローラとの距離を、ある種類の記録媒体やトナーに対応させて設定しても、それよりも薄い記録媒体や溶融しやすいトナーを使用した場合は、トナーが加熱されすぎることによるホットオフセットが生じる場合がある。ホットオフセットとは、溶融されたトナーの一部が定着ローラ又は定着ベルトの表面に残留してしまうことによって生じる画像の一部欠損（白抜け）である。

また、画像形成を行う際の気温等の使用環境が変化することによって、定着ベルトから記録媒体に与えられる熱量も変化するため、これにより記録媒体が定着ベルトから分離できない場合も生じる。

このように、従来の定着装置は、記録媒体やトナー等の種類、その他の画像品質に影響を与える使用環境等が変化すると、画像品質と記録媒体の分離性を良好に維持することができない問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑み、記録媒体の種類等に応じて、画像品質と記録媒体の分離性を良好に維持することができる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、定着ローラと、当該定着ローラよりも記録媒体の搬送方向下流側に配設された分離ローラと、前記定着ローラ及び前記分離ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体を加熱及び加圧して未定着画像を記録媒体に定着させるように構成した定着装置において、前記定着ローラと前記分離ローラの間の位置において前記定着ベルトをその内側から記録媒体の搬送路側へ押圧する押圧部材を備え、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧する押圧状態と、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧しない非押圧状態とに切換可能に構成したものである。

押圧部材で定着ベルトを押圧しない非押圧状態では、記録媒体は、定着ニップを通過後、定着ベルトに密着した状態で搬送され、分離ローラの位置で定着ベルトと分離される。一方、押圧部材で定着ベルトを押圧する押圧状態では、記録媒体は、定着ニップを通過後、定着ベルトに密着した状態で搬送され、分離ローラの位置に至る前に、押圧部材の位置で定着ベルトと分離される。

従って、定着ベルトの走行速度が一定の場合は、押圧状態の方が、非押圧状態よりも、記録媒体が定着ベルトに密着している時間が短くなるため、記録媒体に供給される熱量が減少する。さらに、押圧状態では、押圧部材が定着ベルトに接触することにより、定着ベルトの熱量が押圧部材に奪われるため、これによっても、記録媒体へ供給される熱量が減少させることができる。反対に、非押圧状態では、押圧状態に比べて、記録媒体に供給される熱量が多くなる。

このように、請求項１に記載の発明によれば、押圧状態と非押圧状態に切り換えることにより、記録媒体への熱の供給量を調整して定着ベルトから分離することができるので、良好な画像形成を行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記押圧部材が前記定着ベルトに対して略直交する方向に押圧するように構成したものである。

これにより、押圧状態で、記録媒体を押圧部材の位置で容易に分離することができ、良好な画像を得ることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記押圧部材による前記定着ベルトの押圧位置を、記録媒体の搬送方向の上流側及び下流側に変化させるように構成したものである。

定着ベルトの走行速度が一定の場合は、定着ベルトの押圧位置を上流側にした方が、下流側にした場合に比べて、記録媒体が定着ニップに近い位置で分離されるので、記録媒体が定着ベルトに密着している時間が短くなり、記録媒体に供給される熱量が減少する。従って、押圧部材による定着ベルトの押圧位置を、記録媒体の搬送方向の上流側と下流側に変化させることによって、記録媒体に供給される熱量を一層微細な精度で調整することが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記分離ローラを、前記定着ベルトに所定のテンションを付与するためのテンションローラとして機能するように構成したものである。

これにより、押圧状態と非押圧状態とに切り換えた場合に、定着ベルトに過剰な張力が付与されたり、弛んだりするのを防止することができる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の表面部を、熱伝導率が高い部材で構成したものである。

押圧部材を高い熱伝導率の部材で構成することにより、押圧部材が定着ベルトを押圧しているときに、押圧部材が定着ベルトの熱量を奪いやすくなる。これにより、記録媒体の温度を低くして分離することができ、分離性を向上させることができると共に、良好な画像形成が可能となる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向中央部に対応した箇所の硬度を、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向端部に対応した箇所の硬度よりも大きくしたものである。

定着ベルトの幅方向端部よりも中央部の方が記録媒体を分離しにくくなる傾向にある。押圧部材の定着ベルトの幅方向中央部に対応した箇所の硬度を、押圧部材の定着ベルトの幅方向端部に対応した箇所の硬度よりも大きくしたことにより、押圧部材によって定着ベルトを押圧した際に、中央部において、押圧部材の定着ベルトとの押圧よる変形が生じにくくなる。これにより、記録媒体が分離しにくい中央部側においても、記録媒体を容易に分離させることが可能となる。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向端部に対応した表面部の熱伝導率を、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向中央部に対応した表面部の熱伝導率よりも高くしたものである。

押圧部材の定着ベルトの幅方向端部に対応した表面部の熱伝導率を、押圧部材の定着ベルトの幅方向中央部に対応した表面部の熱伝導率よりも高くしたことにより、押圧部材が定着ベルトを押圧しているときに、押圧部材が定着ベルトの端部側から熱量を奪うことができる。これにより、記録媒体が分離しにくい中央部側においても、記録媒体を容易に分離することができると共に、良好な画像形成が可能となる。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の表面に凹凸を形成したものである。

押圧部材の表面に凹凸を形成することによって、押圧部材によって定着ベルトを押圧した場合、押圧部材の凸部の位置で定着ベルトと記録媒体が接触するようになる。これにより、定着ベルトと記録媒体との接触面積を減少させることができ、記録媒体を定着ベルトから容易に分離することが可能となる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の前記定着ベルトに対する押圧量を変化させるように構成したものである。

押圧部材の定着ベルトに対する押圧量を変化させることによって、記録媒体を定着ベルトから容易に分離できるようになり、良好な画像形成を行うことが可能となる。

請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材の前記定着ベルトに対する押圧時間を変化させるように構成したものである。

押圧部材の定着ベルトに対する押圧時間を変化させることによって、記録媒体を定着ベルトから容易に分離できるようになり、良好な画像形成を行うことが可能となる。

請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の定着装置において、記録媒体の種類に対応して、前記押圧状態と前記非押圧状態との切換を行うように構成したものである。

記録媒体の種類によって、ホットオフセット等の不具合の生じやすいものや、反対にホットオフセットの生じにくいもの等がある。ホットオフセットが生じやすい薄紙などは、押圧状態で送ることによって、薄紙への熱量の供給を抑えることにより、ホットオフセットを防止することができる。一方、ホットオフセットが生じにくい厚紙などは、非押圧状態にして送ることで良好な画像形成を行える。このように、本発明の定着装置は、押圧状態と非押圧状態を切り換えることにより、記録媒体の種類に対応して、記録媒体への熱の供給量を調整することができ、画像形成と記録媒体の分離性を良好に維持することができる。

請求項１２の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の定着装置において、温度センサ及び湿度センサを備え、前記温度センサで測定した温度、又は前記湿度センサで測定した湿度に基づいて、前記押圧状態と前記非押圧状態との切換を行うように構成したものである。

温度や湿度に応じて、記録媒体の定着ベルトに対する分離性が変化する。一般的に、温度又は湿度が所定の基準値を越えた場合、分離性が低下する傾向にある。温度又は湿度の影響を受けて記録媒体の分離性が低下した場合は、押圧状態で記録媒体を搬送することによって、記録媒体を定着ベルトから分離しやすくすることができる。

請求項１３の発明は、請求項１から１２のいずれか１項に記載の定着装置において、前記押圧部材を回転体で構成したものである。

押圧部材を回転体で構成することによって、押圧状態における定着ベルトの劣化を防止することができると共に、定着ベルトの走行を円滑に維持することができる。

請求項１４の発明は、請求項１から１３のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が請求項１から１３のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことによって、押圧状態と非押圧状態に切り換えることにより、画像形成と記録媒体の分離性を良好に維持することができる。

本発明によれば、押圧状態と非押圧状態に切り換えることにより、記録媒体を定着ベルトから容易に分離することができる。また、ホットオフセット等の不具合の発生を防止することができるので、良好な画像形成を行うことが可能となる。

図１は、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図１に示す本発明の画像形成装置は、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを備えている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に構成してある。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、１つのプロセスユニット１Ｙを例にその構成を説明する。

プロセスユニット１Ｙは、静電潜像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としての感光体クリーニングブレード５を備えている。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置７が配設されている。また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、中間転写ユニット６が配設されている。中間転写ユニット６は、無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ８及び従動ローラ９に張架され、図の矢印の方向に周回走行可能に構成されている。また、従動ローラ９は中間転写ベルト１０に所定の張力を付与するためのテンションローラとして機能している。

中間転写ベルト１０の内周面には、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋが、４つの感光体２に対向して配設されている。４つの感光体２は、中間転写ベルト１０の外周面に圧接しており、各圧接部において一次転写ニップを形成している。

中間転写ベルト１０を張架する駆動ローラ８に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１０の外周面に圧接しており、その圧接部において二次転写ニップを形成している。

中間転写ユニット６は、中間転写ベルト１０の表面をクリーニングするためのベルトクリーニング装置２１を備える。また、中間転写ユニット６の下方には、廃トナーを収容するための廃トナー収容器２２が配設されている。廃トナー収容器２２の入り口部にはベルトクリーニング装置２１から伸びた図示しない廃トナー移送ホースが接続されている。

画像形成装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容部１３が配設されている。記録媒体収容部１３には、記録媒体Ｓを搬出する供給ローラ１４等が設けてある。

画像形成装置本体１００内には、記録媒体Ｓを記録媒体収容部１３から上方へ案内するための搬送路Ｒが配設されている。駆動ローラ８と二次転写ローラ１２によって形成された二次転写ニップよりも、搬送路Ｒの搬送方向上流側（図の下方）に、一対のレジストローラ１５ａ，１５ｂが配設されている。また、二次転写ニップよりも、搬送路Ｒの搬送方向下流側（図の上方）に、定着装置１６が配設されている。

画像形成装置本体１００の上部であって、搬送路Ｒの搬送方向下流端部には、一対の排出ローラ１９ａ，１９ｂが配設されている。また、排出ローラ１９ａ，１９ｂによって排出された記録媒体Ｓを積載するためのストック部２０が、画像形成装置本体１００の上面を内方へ凹ませて形成されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
プロセスユニット１Ｙにおいて、感光体２を図の矢印の方向に回転させ、その感光体２の表面を帯電ローラ３によって均一な高電位に帯電させる。次いで、画像データに基づいて露光装置７から感光体２の表面にレーザビームが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。この感光体２の表面に形成された静電潜像の部分に、現像装置４によって帯電させたトナーを静電的に転移させ、イエローのトナー画像を形成（可視画像化）する。

一次転写ローラ１１Ｙに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ローラ１１Ｙと感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界を形成する。そして、一次転写ニップにおいて、回転する感光体２上のトナー画像を、図の矢印方向に走行する中間転写ベルト１０に一次転写する。

その他の各プロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいても、同様にして感光体２上にトナー画像を形成し、４色のトナー画像を互いに重なり合うように中間転写ベルト１０に一次転写する。

また、一次転写行程を経た後の感光体２の表面を、感光体クリーニングブレード５によってクリーニングし、残留トナーを除去する。さらに、感光体２の表面に残る残留電荷を図示しない除電ランプによって除電する。

一方、記録媒体収容部１３に収容されている記録媒体Ｓを、供給ローラ１４を回転させて搬送路Ｒへ送り出す。送り出された記録媒体Ｓは、レジストローラ１５ａ，１５ｂによって一旦停止される。

また、二次転写ローラ１２にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して二次転写ニップに転写電界を形成する。あるいは、二次転写ローラ１２に対向する駆動ローラ８にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加して、同様の転写電界を形成してもよい。その後、レジストローラ１５ａ，１５ｂの駆動を再開し、中間転写ベルト１０上のトナー画像とタイミング（同期）をとって記録媒体Ｓを二次転写ニップへ送る。そして、二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー画像を記録媒体Ｓ上に一括して二次転写する。また、二次転写後、中間転写ベルト１０の表面に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置２１によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器２２へ回収される。

トナー画像を転写された記録媒体Ｓは、定着装置１６へと搬送されて加熱・加圧され、トナー画像が記録媒体Ｓ上に定着される。その後、記録媒体Ｓは排出ローラ１９ａ，１９ｂによってストック部２０に排出される。

図２は、本発明の画像形成装置が備える定着装置の第１実施形態を示す概略図である。
図２に示すように、定着装置１６は、発熱手段としてのヒータ２３を内蔵した定着ローラ２４と、定着ローラ２４から離間して配設された分離ローラ２５を、定着ローラ２４と分離ローラ２５に掛け渡された定着ベルト２６と、定着ベルト２６を介して定着ローラ２４に圧接される加圧ローラ２７と、定着ローラ２４と分離ローラ２５の間であって定着ベルト２６の内側に配設された押圧ローラ２８を有している。

定着ローラ２４は、アルミや鉄等の熱伝導性の良い金属で形成された中空の芯材２４ａと、その芯材２４ａの外周に配設された弾性層２４ｂで構成されている。芯材２４ａの厚さは、内部のヒータ２３の熱を定着ベルト２６へ伝達しやすく、かつ、加圧ローラ２７からの荷重に耐えられるように、０．５ｍｍ〜２ｍｍに設定することが望ましい。

定着ベルト２６は、基材とその基材上に形成された各種の層によって構成されている。基材はポリイミド等から成る耐熱樹脂フィルムで形成され、基材の厚さはしなやかさと強度を得るため３０μｍ〜９０μｍとするのが適当である。また、基材上に形成する各種の層としては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等から成る弾性層、その弾性層の上に配設されるＰＦＡやＰＴＦＥ等から成る離型層がある。弾性層の厚さは、５０μｍ〜３００μｍが好ましく、離型層の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ましい。

加圧ローラ２７は、剛性の強い金属等の材料で形成された中空の芯材２７ａと、その芯材２７ａの外周に配設された弾性層２７ｂで構成されている。芯材２７ａの厚さは、０．５ｍｍ〜２ｍｍが適当である。また、弾性層２７ｂは、加圧ローラ２７と定着ベルト２６との圧接部に形成された定着ニップのニップ幅を確保するために、シリコーンゴムやスポンジゴム等の低硬度の材料（例えば、４０Ｈｓ以下：アスカーＣ）を適用することが好ましい。なお、この実施形態において、定着ニップのニップ幅は、５ｍｍ〜１０ｍｍとしてある。

分離ローラ２５は、アルミや鉄等の金属製ローラで構成される。分離ローラ２５の直径が大きすぎると記録媒体が定着ベルト２６から分離しにくくなり、反対に、分離ローラ２５の直径が小さすぎると定着ベルト２６への応力集中大きくなるため、分離ローラ２５の直径は、５ｍｍ〜１５ｍｍとするのが適当である。

押圧ローラ２８は、アルミや鉄等の金属で形成された芯材２８ａと、その芯材２８ａの外周に配設された弾性層２８ｂで構成されている。押圧ローラ２８の弾性層２８ｂは、高熱伝導率のゴムで形成してある。

また、図４の斜視図に示すように、押圧ローラ２８の弾性層２８ｂは、軸方向の中央部側と両端部側においてそれぞれの熱伝導率と硬度とを異ならせている。詳しくは、押圧ローラ２８の両端部側の弾性層２８１，２８２を、中央部側の弾性層２８０よりも、熱伝導率の高い部材で構成している。また、中央部側の弾性層２８０の硬度を、両端部側の弾性層２８１，２８２の硬度よりも大きくしている。中央部側の弾性層２８０の表面積（外周面積）は、両端部側の弾性層２８１，２８２の合計表面積（合計外周面積）よりも大きくなるように設定されている。各弾性層の表面積の比率は、一方の端部側の弾性層２８１の表面積：中央部側の弾性層２８０の表面積：他方の端部側の弾性層２８２の表面積＝１：３：１であることが好ましいが、これ以外の比率であってもよい。なお、この実施形態では、押圧ローラ２８の軸方向中央部は、定着ベルト２６の幅方向中央部に対応して配設され、押圧ローラ２８の軸方向端部は、定着ベルト２６の幅方向端部に対応して配設されている。

また、押圧ローラ２８の中央部側の弾性層２８０と両端部側の弾性層２８１，２８２において、熱伝導率と硬度のうち、一方だけを異ならせてもよい。すなわち、弾性層２８ｂの長手方向に渡って、均一な熱伝導率（高熱伝導率）及び硬度に設定することも可能である。

図２に示すように、加圧ローラ２７と定着ベルト２６との圧接部には、記録媒体Ｓ上の未定着画像を定着させるための定着ニップＮが形成されている。同図において、記録媒体Ｓは下方から上方に向かって搬送されるようになっており、記録媒体Ｓの搬送方向を下流側と称し、それと反対側を上流側と称すると、分離ローラ２５は、定着ローラ２４に対して記録媒体Ｓの搬送方向下流側に配設されている。なお、この実施形態では、記録媒体の搬送速度を１００ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒と設定している。

図３に示すように、押圧ローラ２８は、図示しない可動手段によって移動して、定着ベルト２６をその内側から記録媒体Ｓの搬送路側（図の右側）へ押圧するように構成されている。また、この実施形態では、押圧ローラ２８は、定着ベルト２６に対して略直交する方向に押圧するようになっている。このように、押圧ローラ２８は、図３に示す定着ベルト２６を押圧する押圧状態と、図２に示す定着ベルト２６を押圧しない非押圧状態とに切り換えられるように構成されている。

また、上記押圧状態と非押圧状態との切換動作は、図示しない制御部によって制御される。制御部には、記録媒体の種類、トナーの種類、画像の光沢の要・不要の選択、プロセス速度（画像形成速度）、画像定着後の後処理の有無、省エネモードの選択などの情報が入力されるようになっており、制御部はこれらの情報に応じて押圧状態と非押圧状態の切換動作を制御するように構成されている。また、温度センサと湿度センサを備え、これらで測定した使用環境の温度及び湿度に応じて、制御部が押圧状態と非押圧状態の切換を行うようにしてもよい。さらに、上記制御部に入力される情報に応じて、押圧ローラ２８による定着ベルト２６の押圧量（押し込み量）や押圧時間を変化させるように構成することも可能である。

図２又は図３に示すように、分離ローラ２５の軸部２５ａは、支持部材２９に形成された長孔２９ａ内に挿通されている。分離ローラ２５の軸部２５ａが長孔２９ａ内をスライドして移動することによって、分離ローラ２５は定着ベルト２６に対して接近離間する方向に変位可能に構成されている。さらに、分離ローラ２５は図示しない付勢手段によって、定着ベルト２６側へ付勢されている。このように構成したことにより、押圧ローラ２８を移動させて押圧状態と非押圧状態に切り換えた場合、分離ローラ２５は押圧ローラ２８の移動と連動して変位する。すなわち、分離ローラ２５は、定着ベルト２６に所定のテンションを付与するテンションローラとして機能するようになっている。これにより、押圧状態と非押圧状態とに切り換えた場合に、定着ベルト２６に過剰な張力が付与されたり、弛んだりするのを防止するようにしている。

図５及び図６に本発明の定着装置の第２実施形態を示す。
第２実施形態の定着装置１６は、押圧部材２８による定着ベルト２６の押圧位置を、記録媒体の搬送方向の上流側及び下流側に変化させるように構成している。図５では、押圧ローラ２８の定着ベルト２６の押圧位置は、搬送方向の上流側の定着ニップＮに近い位置になっているが、図６では、前記押圧位置は、搬送方向の下流側の定着ニップから遠い位置になっている。すなわち、押圧ローラ２８は、図２に示す非押圧状態から、図５又は図６に示す押圧状態に選択的に切換可能に構成されている。なお、図５及び図６において、その他の構成については、図２〜図４において説明した第１実施形態と同様となっている。

図７に本発明の定着装置の第３実施形態を示す。
図７に示すように、第３実施形態の押圧ローラ２８は、その表面（外周面）に多数の突起２８ｃを設け、凹凸が形成されている。それ以外は、上記実施形態と同様に構成されているので説明を省略する。

以下、本発明の定着装置の作用について説明する。
図２に示すように、押圧ローラ２８で定着ベルト２６を押圧しない非押圧状態では、定着ニップＮに送り込まれた記録媒体Ｓは、定着ニップＮを通過後、定着ベルト２６に密着した状態で搬送される。そして、記録媒体Ｓは、分離ローラ２５の位置で定着ベルト２６と分離され下流へ送られる。

一方、図３に示すように、押圧ローラ２８で定着ベルト２６を押圧する押圧状態では、定着ニップＮに送り込まれた記録媒体Ｓは、定着ニップＮを通過後、上記と同様に定着ベルト２６に密着した状態で搬送される。しかし、この場合、記録媒体Ｓは、分離ローラ２５の位置に至る前に、押圧ローラ２８の位置で定着ベルト２６と分離される。

図２に示す非押圧状態、図３に示す押圧状態どちらの場合であっても、記録媒体Ｓは定着ベルト２６に密着している間、定着ベルト２６から熱量が供給される。従って、定着ベルト２６の走行速度（記録媒体Ｓの搬送速度）が一定の場合は、図２に示す非押圧状態の方が、図３に示す押圧状態よりも、長い時間、記録媒体Ｓが定着ベルト２６に密着しているため、多くの熱量が供給される。すなわち、図３に示す押圧状態とすることによって、記録媒体Ｓが定着ベルト２６に密着する距離が短くなるため、記録媒体Ｓに供給される熱量が少なくなる。これに加え、押圧状態では、押圧ローラ２８が定着ベルト２６に接触することにより、定着ベルト２６の熱量が押圧ローラ２８に奪われるため、記録媒体Ｓへ供給される熱量が減少することとなる。

例えば、記録媒体Ｓとして薄紙が定着ニップＮに送り込まれる場合、一般的に薄紙はトナーが加熱されすぎることによるホットオフセットが生じやすい。このため、図３に示す押圧状態にして、薄紙への熱量の供給を抑えることにより、ホットオフセットを防止することができる。

反対に、厚紙が定着ニップＮに送り込まれる場合は、一般的にホットオフセットが生じにくいため、図２に示す非押圧状態にして送ることができる。上記薄紙と厚紙の判断基準は、例えば、坪量が９０ｇ／ｍ²以下のものを薄紙とし、坪量が９０ｇ／ｍ²を越えるものを厚紙とする。この判断基準に基づいて、制御部が押圧ローラ２８を押圧状態と非押圧状態に切り換える。

また、溶けにくいトナーを使用する場合は、図２に示す非押圧状態にして、記録媒体Ｓ及び未定着のトナーに十分に熱量を与えるようにする。反対に、溶けやすいトナーを使用する場合は、図３に示す押圧状態にして、トナーに過剰に熱量が与えられるのを抑制して、ホットオフセットが発生するのを防止することができる。

ユーザーによって、写真等の光沢を要する印刷が選択された場合は、図３に示す押圧状態にして記録媒体Ｓを搬送する。このとき、押圧ローラ２８が定着ベルト２６の熱量を奪うことによって、定着ベルト２６上で搬送される記録媒体Ｓが冷やされる。これにより、記録媒体Ｓ上の画像面がに平滑に形成され、画像の光沢度を上げることができる。また、光沢度の高い画像を得るには、未定着トナーが十分に溶融されるように定着ベルト２６の走行速度を遅くすることが好ましい。また、押圧ローラ２８の定着ベルト２６の押圧時間を長くすることによって、押圧ローラ２８が定着ベルト２６から奪う熱量を多くすることができ、記録媒体Ｓを確実に冷やして光沢度の高い画像を得ることが可能となる。

一方、文字印刷等の光沢を必要としない場合は、図２に示す非押圧状態にして記録媒体Ｓを搬送する。この場合、定着ベルト２６の熱量が押圧ローラ２８によって奪われないため、図３に示す押圧状態に比べて、定着ベルト２６の走行速度を速くすることが可能である。

また、速いプロセス速度（画像形成速度）で画像形成を行う場合は、定着ベルト２６の走行速度も速くなるため、記録媒体Ｓが定着ベルト２６に密着している時間が短くなる。この場合、記録媒体Ｓ上のトナーに十分に熱量を与えるために、図２に示す非押圧状態にして記録媒体Ｓを送るようにする。反対に、遅いプロセス速度（画像形成速度）で画像形成を行う場合は、記録媒体Ｓが定着ベルト２６に密着している時間が長くなる。従って、記録媒体Ｓ上のトナーに過剰に熱量が与えられるのを抑制するため、図３に示す押圧状態にして記録媒体Ｓを送る。

また、定着後に記録媒体Ｓ上に別のトナーを付けるなどの後処理が不要な場合は、図２に示す非押圧状態にして記録媒体Ｓを送る。一方、前記後処理が必要な場合は、図３に示す押圧状態にして記録媒体Ｓを送るとよい。

また、省エネモードを選択した場合は、定着ベルト２６の熱量が押圧ローラ２８によって奪われないようにするために、図２に示す非押圧状態とするのがよい。これにより、ヒータの点灯時間を減らすことができ、消費エネルギー（電力）の低減を図れる。

画像形成装置あるいは定着装置が、温度センサと湿度センサを備えている場合、測定された温度及び湿度に基づいて、押圧状態と非押圧状態を選択する。具体的には、温度が２５℃を越える場合、又は湿度が７０％を越える場合は、記録媒体Ｓが定着ベルト２６から分離しにくくなるため、図３に示す押圧状態にすることによって、記録媒体Ｓを定着ベルト２６から分離することができる。一方、温度又は湿度が上記の基準値を越えない場合は、図２に示す非押圧状態であっても、記録媒体Ｓを定着ベルト２６から分離することが可能である。なお、押圧状態及び非押圧状態を選択するための上記温度及び湿度の基準値は、あくまで一例であるので、これら以外の値を基準値としてもよい。

上記のように、本発明の定着装置は、押圧状態と非押圧状態に切り換えることにより、記録媒体の種類、トナーの種類、画像の光沢の要・不要の選択、プロセス速度（画像形成速度）、画像定着後の後処理の有無、省エネモードの選択、温度及び湿度などに対応して、良好な画像形成と、定着ベルトに対する記録媒体の分離性の確保を実現することが可能である。

また、図５及び図６において説明した本発明の第２実施形態は、押圧ローラ２８による定着ベルト２６の押圧位置を、記録媒体Ｓの搬送方向の上流側と下流側に変化させることができる。図５と図６のどちらの場合においても、記録媒体Ｓは、定着ニップＮを通過後、定着ベルト２６に密着して搬送され、押圧ローラ２８の位置で定着ベルト２６から分離される。ただし、定着ベルト２６の走行速度（記録媒体Ｓの搬送速度）が一定の場合は、図５に示す場合は、図６に示す場合に比べ、記録媒体Ｓが定着ベルト２６に密着している時間が短くなるため、記録媒体Ｓに供給される熱量は少なくなる。

従って、押圧ローラ２８による定着ベルト２６の押圧位置を、記録媒体Ｓの搬送方向の上流側と下流側に変化させることによって、記録媒体Ｓに供給される熱量を一層微細な精度で調整することができる。これにより、記録媒体の種類やトナーの種類などの上記画像形成条件における微細な変化に対応して、良好な画像形成と記録媒体の分離を行うことができる。

また、記録媒体の種類等に応じて、押圧ローラ２８の定着ベルト２６に対する押圧量（押し込み量）や押圧時間を変化させることによっても、良好な画像形成と記録媒体の分離を行うことが可能となる。

上述のように、押圧ローラ２８の外周に配設した弾性層２８ｂは、高熱伝導率の部材で形成されているので、押圧ローラ２８が定着ベルト２６を押圧しているときに、押圧ローラ２８が定着ベルト２６の熱量を奪いやすくなる。これにより、記録媒体Ｓの温度を低くして分離することができ、分離性を向上させることができると共に、良好な画像形成が可能となる。しかも、押圧ローラ２８の外周が弾性層２８ｂで構成されているため、押圧ローラ２８が定着ベルト２６を押圧する際、押圧ローラ２８の押圧による定着ベルト２６の劣化を抑制することができる。

一般的に、定着ベルト２６の幅方向端部よりも中間部側において、記録媒体Ｓが分離しにくくなる傾向にある。そのため、上記本発明の実施形態では、押圧部材２８の軸方向端部の熱伝導率を、中央部の熱伝導率よりも高くしている。これにより、押圧ローラ２８が定着ベルト２６を押圧しているときに、押圧ローラ２８が定着ベルト２６の端部側から熱量を奪うことができ、記録媒体Ｓを容易に分離することができると共に、良好な画像形成を行える。

また、押圧ローラ２８の弾性層２８ｂの軸方向中央部の硬度を、端部の硬度よりも大きくしていることにより、押圧ローラ２８によって定着ベルト２６を押圧した際に、押圧ローラ２８の中央部において、定着ベルト２６との押圧よる変形が生じにくくなる。これにより、記録媒体Ｓが分離しにくい中央部側においても、記録媒体Ｓを容易に分離させることが可能となる。

さらに、押圧ローラ２８の中央部側の弾性層２８０の表面積（外周面積）を、両端部側の弾性層２８１，２８２の合計表面積（合計外周面積）よりも大きくなるように設定することにより、上記中央部側における記録媒体Ｓの分離性を効果的に発揮することができる。

また、図７において説明した第３実施形態のように、押圧ローラ２８の表面に多数の突起２８ｃを配設して凹凸を形成することによって、押圧ローラ２８によって定着ベルト２６を押圧した場合、突起２８ｃの位置で定着ベルト２６と記録媒体Ｓが接触するようになる。これにより、定着ベルト２６と記録媒体Ｓとの接触面積を減少させることができ、記録媒体Ｓを定着ベルト２６から容易に分離することが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、定着ベルト２６を押圧するための押圧部材を、回転体から成る押圧ローラ以外に、板状又はブロック状の押圧パッド等を採用することも可能である。ただし、押圧部材を回転体（押圧ローラ２８）で構成することによって、押圧状態における定着ベルト２６の劣化を防止することができると共に、定着ベルト２６の走行を円滑に維持することができる利点がある。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態の定着装置を示す図であって、非押圧状態を示す図である。 押圧状態を示す図である。 押圧ローラの斜視図である。 本発明の第２実施形態の定着装置を示す図であって、上流側で押圧した押圧状態を示す図である。 下流側で押圧した押圧状態を示す図である。 本発明の第３実施形態の定着装置が備える押圧ローラの斜視図である。

符号の説明

１６ 定着装置
２４ 定着ローラ
２５ 分離ローラ
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
２８ 押圧ローラ
Ｎ 定着ニップ
Ｓ 記録媒体

Claims (14)

1. 定着ローラと、当該定着ローラよりも記録媒体の搬送方向下流側に配設された分離ローラと、前記定着ローラ及び前記分離ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体を加熱及び加圧して未定着画像を記録媒体に定着させるように構成した定着装置において、
   前記定着ローラと前記分離ローラの間の位置において前記定着ベルトをその内側から記録媒体の搬送路側へ押圧する押圧部材を備え、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧する押圧状態と、前記押圧部材によって前記定着ベルトを押圧しない非押圧状態とに切換可能に構成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記押圧部材が前記定着ベルトに対して略直交する方向に押圧するように構成した請求項１に記載の定着装置。
3. 前記押圧部材による前記定着ベルトの押圧位置を、記録媒体の搬送方向の上流側及び下流側に変化させるように構成した請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記分離ローラを、前記定着ベルトに所定のテンションを付与するためのテンションローラとして機能するように構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記押圧部材の表面部を、熱伝導率が高い部材で構成した請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向中央部に対応した箇所の硬度を、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向端部に対応した箇所の硬度よりも大きくした請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向端部に対応した表面部の熱伝導率を、前記押圧部材の前記定着ベルトの幅方向中央部に対応した表面部の熱伝導率よりも高くした請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記押圧部材の表面に凹凸を形成した請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記押圧部材の前記定着ベルトに対する押圧量を変化させるように構成した請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記押圧部材の前記定着ベルトに対する押圧時間を変化させるように構成した請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 記録媒体の種類に対応して、前記押圧状態と前記非押圧状態との切換を行うように構成した請求項１から１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 温度センサ及び湿度センサを備え、前記温度センサで測定した温度、又は前記湿度センサで測定した湿度に基づいて、前記押圧状態と前記非押圧状態との切換を行うように構成した請求項１から１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記押圧部材を回転体で構成した請求項１から１２のいずれか１項に記載の定着装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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